영리한 테스트 장비로 커패시터 규칙이 명확해졌습니다.

전자 설계 작업을 어느 정도 해본 적이 있다면 디커플링 커패시터의 필요성에 익숙할 것입니다. 때로는 칩의 데이터시트가 어떤 종류의 캡을 어디에 배치해야 하는지 정확하게 알려주지만, 경험과 경험에 의존해야 하는 경우가 많습니다. 예를 들어, 전원 공급 장치 핀 전체에 100μF를 배치하고 각 칩에 100nF를 가깝게 배치해야 한다는 말을 들었을 것입니다. 하지만 "가까움"은 얼마나 가까운가요? 그리고 그 더 큰 캡이 정말 어디에나 들어갈 수 있을까요? [제임스 윌슨]은 이러한 질문에 대한 확고한 답을 얻기 위해 연구를 해왔고, 그의 결과를 흥미로운 블로그 게시물에 기록했습니다.

[James]는 PCB 트레이스 세트를 따라 다양한 거리에 다양한 유형의 커패시터를 배치할 수 있는 회로 기판 세트를 설계했습니다. 그는 주파수 전반에 걸쳐 전력 분배 네트워크(PDN)의 임피던스를 측정함으로써 다양한 상황에서의 성능을 계산할 수 있었습니다.

이러한 측정을 위한 이상적인 도구는 벡터 네트워크 분석기(VNA)였지만 [James]에게는 그러한 기기가 없었기 때문에 추적 발생기가 있는 스펙트럼 분석기를 사용하여 약간 더 간단한 설정을 만들었습니다. 이는 위상 정보 없이 임피던스 크기만 측정할 수 있지만 기본적인 PDN 특성화에는 충분합니다.

[James]의 테스트 결과는 그다지 놀라운 것은 아니지만 매우 흥미롭습니다. 예를 들어, 100nF 커패시터는 칩이 100MHz에서 작동하는 경우 실제로 칩에서 10mm 이내에 배치되어야 하지만, 1MHz를 크게 초과하는 신호가 없으면 10cm라도 배치할 수 있습니다. 두 경우 모두 큰 페널티 없이 100μF 대용량 캡을 10cm에 배치할 수 있습니다. 주파수 전반에 걸쳐 낮은 임피던스를 얻기 위해 크기가 증가하는 여러 커패시터를 결합하는 것은 원칙적으로 좋은 생각이지만 다양한 구성 요소 간의 공진을 방지하려면 네트워크를 신중하게 설계해야 합니다. 너무 낮지 않은 등가 직렬 저항(ESR)은 공진을 약화시키는 데 도움이 되기 때문에 실제로 좋은 것입니다.

전반적으로 [James]의 블로그 게시물은 해당 주제에 대한 좋은 입문서이며 이러한 경험 법칙에 대해 꼭 필요한 컨텍스트를 제공합니다. PDN 설계의 세부 사항이나 PCB 트레이스의 인덕턴스에 대해 더 자세히 알고 싶다면 당사의 [Bil Herd]가 해당 주제에 대한 훌륭한 비디오를 제작했습니다.